La simetría de carga, paridad e inversión de tiempo es una simetría fundamental de las leyes físicas bajo las transformaciones simultáneas de conjugación de carga (C), transformación de paridad (P) e inversión de tiempo (T). CPT es la única combinación de C, P y T que se observa que es una simetría exacta de la naturaleza en el nivel fundamental. [1] [2] El teorema CPT dice que la simetría CPT es válida para todos los fenómenos físicos, o más precisamente, que cualquier teoría de campo cuántico local invariante de Lorentz con un hamiltoniano hermitiano debe tener simetría CPT.
El teorema CPT apareció por primera vez, implícitamente, en el trabajo de Julian Schwinger en 1951 para probar la conexión entre el espín y la estadística . [3] En 1954, Gerhart Lüders y Wolfgang Pauli obtuvieron demostraciones más explícitas, [4] [5] por lo que este teorema a veces se conoce como el teorema de Lüders-Pauli. Aproximadamente al mismo tiempo, e independientemente, este teorema también fue probado por John Stewart Bell . [6] Estas pruebas se basan en el principio de invariancia de Lorentz y el principio de localidad en la interacción de campos cuánticos. Posteriormente, Res Jostdio una prueba más general en el marco de la teoría cuántica de campos axiomáticos .
Los esfuerzos realizados durante la década de 1950 revelaron la violación de P-simetría por fenómenos que implican la fuerza débil , y no había violaciónes bien conocidos de C-simetría así. Por un corto tiempo, la CP-simetría se cree que es preservada por todos los fenómenos físicos, pero en los años 1960 que más tarde se encuentran para ser falsa demasiado, lo que implicaba, por CPT invariancia , violaciónes de T-simetría así.
Considere un impulso de Lorentz en una dirección fija z . Esto se puede interpretar como una rotación del eje de tiempo en el eje z , con un parámetro de rotación imaginario . Si este parámetro de rotación fuera real , sería posible que una rotación de 180 ° invirtiera la dirección del tiempo y de z . Invertir la dirección de un eje es un reflejo del espacio en cualquier número de dimensiones. Si el espacio tiene 3 dimensiones, equivale a reflejar todas las coordenadas, porque podría incluirse una rotación adicional de 180 ° en el plano xy .
Esto define una transformación CPT si adoptamos la interpretación de Feynman-Stueckelberg de las antipartículas como las partículas correspondientes que viajan hacia atrás en el tiempo. Esta interpretación requiere una ligera continuación analítica , que está bien definida solo bajo los siguientes supuestos:
Cuando se cumple lo anterior, la teoría cuántica puede extenderse a una teoría euclidiana, definida mediante la traducción de todos los operadores al tiempo imaginario utilizando el hamiltoniano . Las relaciones de conmutación del hamiltoniano y de los generadores de Lorentz garantizan que la invariancia de Lorentz implica una invariancia rotacional , de modo que cualquier estado puede rotar 180 grados.